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Opsens光纤应变传感器在监测火箭推进器热膨胀的应用

OPSENS光纤应变传感器被以色列飞机工业公司-埃尔塔系统集团和导弹与航天系统集团成功应用在火箭推进器-推进燃料箱热膨胀变化的实时监测。

 

FEEP(场发射电推进)是基于液态金属在强电场离子加速静电推进原理。场发射电推进是目前科学家极大兴趣的研究项目,由于其独特的功能:推力可从--μN 到mN推力范围,瞬时实现开启关闭,和高分辨减速能力,FEEP在连续和脉冲模式下实现精准的推力。目前都是为基于一些科学任务的板载卫星,这个推进系统被推荐应用在在一些商业小卫星的空间方位控制和轨道运行上. 此类火箭推进器可加速大量的不同液态金属或合金。在利用碱金属的高原子量到达最佳性能(按照推荐效率和功率推进比例),例如铯和铷元素(133 amu for Cs, 85.5 amu for Rb). 这些推进燃料剂拥有低的电离电位(3.87 eV for Cs and 4.16 eV for Rb),低熔点(28.7 oC for Cs and 38.9 °C for Rb) 和非常良好的润湿能力。这些性能会带来低功率损耗,由于电离和加热作用,并有能力用微力达到只给目的(无需加压舱和阀门)。与此同时,碱金属只需获得低能量就可形成液体离子或者更多样的带电离子,因此这样会带来最佳的动能效率。

 

实际产生的推力主要是由单个铯离子或铷原子产生消耗,产生场致蒸发在火箭发生器尖端处.. 加速电极直接放置在发射器前面。该电极由一个(不锈钢)金属板,和两个非常锋利的尖端加工而成。当获得的一定推力时,强大的电场由在发射器和加速器之间产生高电压。在这个条件下,由于由静电和表面张力两个因素的影响,使液态金属的自由表面进入不稳定状态。一连串的突出尖顶和泰勒锥自发的产生,当电场达到109V/M值时,在尖顶处原子自发的电离喷射出离子体被电场吸附,这个时候大部分液体不接纳电子。一个外部电子电源(中合器)提供的负电荷能保持火箭推进器装配时成电中性状态。

 

以色列飞机工业公司-埃尔塔系统集团和导弹与航天系统集团目前正在开发一个火箭推推进器装配使用铯原子作为推进动力的推进燃料;这个推进燃料被装在一个密闭箱内,当火箭推力器运行时,推进燃料可提供高电压(高达10千伏), 正是由于这个原因埃尔塔系统集团和导弹与航天系统集团采用了OPSENS的OSP-A光纤应变传感器实时监测推进燃料箱应变和热膨胀变化,了解热膨胀对火箭推进器带来的影响状况。目前在航空工业上关键零件和结构的精确应变热膨胀测量一直是具有挑战性的难题。Opsens的OSP-A应变传感器已经成功解决了这个难题,由于光纤应变传感器对射频干扰完全免疫,是严苛环境下监控的理想方法。目前航空工业发射台结构或推进器越来越多装备了光纤应变传感器,以监控热膨胀的真实影响。

 

OPSENS光纤应变传感器:OPSENS的光纤应变传感器按照严格精密的制作工序确保了测试参数精确的定义,这使得OSP-A光纤应变传感器在工业中是最高精度的光纤应变传感器。OSP-A光纤应变传感器与Opsens的WLPI信号解调技术兼容,由于光纤应变传感的固有优势,OSP-A光纤应变传感器在大多数不利条件下提供前所未有的可重复性和可靠性,如高电磁,高电压和快速温度变化条件。OSP-A光纤应变传感器使用两面光导纤维,精确地使成一线,光纤内部微小的腔体构成法布里-比罗特(F-P)干涉仪。OSP-A光纤应变传感器对电磁干扰完全免疫,也对横向应变和温度完全不敏感,与光纤光栅正传感器正好相反。OSP-A光纤应变传感器微小的尺寸使得它成为空间限制应用的理想选择,如智能负荷感应螺栓和钉子。光纤应变传感器的材料经仔细挑选,光纤应变传感器的封装和光缆缓冲允 许-40℃~+250℃的高温运转范围。

2024-05-03 00:39:46
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